(57)【要約】【課題】簡易な構造で、小型化及び低コスト化を図ることができる液体供給装置及び印刷装置を提供する。【解決手段】インクカートリッジからインクを引き込むサブタンク４５と、サブタンク４５からインクが供給されるインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを移動させるキャリッジと、を有し、サブタンク４５は、キャリッジに搭載されてキャリッジとともに移動される容量可変のインク室５０を有し、キャリッジが移動することにより引っ張りコイルバネ５７を介して移動されるピストン５４の移動でインク室５０を拡張させてインクカートリッジからインクを引き込ませる拡張機構５２を備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体を引き込むサブタンクと、前記サブタンクから液体が供給されるヘッドと、前記ヘッドを移動させるキャリッジと、を有する液体供給装置であって、
前記サブタンクは、前記キャリッジに搭載されて前記キャリッジとともに移動される容量可変の液室を有し、
前記キャリッジが移動することにより弾性部を介して移動される可動部材の移動で前記液室を拡張させて前記メインタンクから液体を引き込ませる拡張手段を備えていることを特徴とする液体供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体供給装置において、
前記拡張手段は、本体に対して移動可能な前記キャリッジとともに移動されて前記本体側に設けられた規制部に当接して揺動する揺動部材を有し、前記弾性部が前記揺動部材及び前記可動部材の間に介装され前記揺動部材の揺動により前記可動部材を移動させて前記液室を拡張させる引っ張りコイルバネであることを特徴とする液体供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体供給装置において、
前記拡張手段は、前記弾性部が前記キャリッジとともに移動されて前記本体側の規制部に当接し揺動して前記可動部材を移動させて前記液室を拡張させる捩りコイルバネであることを特徴とする液体供給装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の液体供給装置において、
前記液室は、少なくとも一部が可撓性を有する膜によって覆われており、前記拡張手段は、前記可動部材の移動により前記膜を変位させることで前記液室を拡張させるものであり、前記膜には前記可動部材に圧入される突起部が一体成形されていることを特徴とする液体供給装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の液体供給装置において、
前記可動部材はシリンダ内を摺動するピストンであることを特徴とする液体供給装置。
【請求項６】
搬送される媒体に対して前記ヘッドからインクを吐出して印刷処理を行う印刷装置であって、
前記ヘッドへインクを供給する装置として、請求項１から５の何れか一項に記載の液体供給装置を備えていることを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メインタンクの液体をサブタンクを介してヘッドに供給する液体供給装置及び印刷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記液体供給装置の一例として、パソコン等に接続されるプリンタに組み込まれて、印刷ヘッドに液体としてのインクを供給する装置が挙げられる。
このような液体供給装置では、キャリッジに搭載されてインクカートリッジからインク供給チューブを介して貯蔵室にインクの補給を受け、印刷時にインク貯蔵室のインクを記録ヘッドに供給するサブタンクユニットと、インクカートリッジのインクをサブタンクユニットに補給するポンプ手段と、記録ヘッドへの駆動信号に対応してインク流量を制御するポンプ制御手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、上記のポンプ手段は構造が複雑であり、しかも大きな設置スペースが必要になるため、簡易化及び小型化のために、キャリッジの往復移動の駆動力を利用してインクを供給するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載のインク供給装置は、往復移動されるキャリッジと、このキャリッジに設けられたインクジェット記録ヘッドへ供給されるインクを貯留したインクカートリッジと、インクジェット記録ヘッドによる印刷で消費されるインクを保持しておくインク保持部とを備え、キャリッジの所定位置への移動によって圧縮されてインク保持部へインクを送り出すとともに、キャリッジの所定位置から外れた位置への移動によって復元してインクカートリッジからインクを引き込むインクポンプ部が設けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７０１３３号公報
【特許文献２】特開２００７−１６０６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記のキャリッジの往復移動の駆動力によってインクポンプ部を圧縮する方式のインク供給装置は、インクポンプ部から送り出されるインクを保持しておくバッファとしての別個のタンクであるインク保持部を備えた構造であり、装置の大型化及びコストアップを招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、簡易な構造で、小型化及び低コスト化を図ることができる液体供給装置及び印刷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決することのできる本発明に係る液体供給装置は、液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体を引き込むサブタンクと、前記サブタンクから液体が供給されるヘッドと、前記ヘッドを移動させるキャリッジと、を有する液体供給装置であって、
前記サブタンクは、前記キャリッジに搭載されて前記キャリッジとともに移動される容量可変の液室を有し、
前記キャリッジが移動することにより弾性部を介して移動される可動部材の移動で前記液室を拡張させて前記メインタンクから液体を引き込ませる拡張手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この構成の液体供給装置によれば、キャリッジの一方向への移動によって、拡張手段が液室を拡張させてメインタンクから液体を引き込ませて補給するため、例えば、圧縮させたサブタンクをバネによって拡張させてメインタンクから液体を引き込み、さらにサブタンクを圧縮させて液体を送り出す構造と比較し、サブタンクを圧縮させた際にサブタンクから送り出される液体を保持しておくバッファとしての別個のタンクを不要とすることができる。よって、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
また、拡張手段が、キャリッジの移動により弾性部を介して移動される可動部材の移動で液室を拡張させてメインタンクから液体を引き込ませる構成であるため、何らかの理由により液室及び可動部材に過剰な負荷がかかった場合でも、弾性部が弾性変形することによって負荷を吸収することができる。したがって、キャリッジを移動させるための駆動系に過剰な負荷がかかることを防止できる。
【０００９】
また、前記拡張手段は、本体に対して移動可能な前記キャリッジとともに移動されて前記本体側に設けられた規制部に当接して揺動する揺動部材を有し、前記弾性部が前記揺動部材及び前記可動部材の間に介装され前記揺動部材の揺動により前記可動部材を移動させて前記液室を拡張させる引っ張りコイルバネであることが好ましい。
【００１０】
この構成の液体供給装置によれば、キャリッジの移動によって揺動部材が本体側の規制部に当接して揺動すると、この揺動力を引っ張りコイルバネが適宜弾性変形しつつ可動部材に伝達し、可動部材を移動させて液室にメインタンクから液体を引き込む。つまり、拡張手段を、規制部、揺動部材及び引っ張りコイルバネを備えるといった簡素な構成にできる。
【００１１】
また、前記拡張手段は、前記弾性部が前記キャリッジとともに移動されて前記本体側の規制部に当接し揺動して前記可動部材を移動させて前記液室を拡張させる捩りコイルバネであることが好ましい。
【００１２】
この構成の液体供給装置によれば、キャリッジの移動によって捩りバネが本体側の規制部に当接し適宜弾性変形しつつ揺動して揺動力を可動部材に伝達し、可動部材を移動させて液室にメインタンクから液体を引き込む。つまり、拡張手段を、規制部及び捩りコイルバネを備えるといった一層簡素な構成にできる。
【００１３】
また、前記液室は、少なくとも一部が可撓性を有する膜によって覆われており、前記拡張手段は、前記可動部材の移動により前記膜を変位させることで前記液室を拡張させるものであり、前記膜には前記可動部材に圧入される突起部が一体成形されていることが好ましい。
【００１４】
この構成の液体供給装置によれば、液室の少なくとも一部を覆い可動部材の移動により変位する可撓性の膜が、一体成形された突起部を可動部材に圧入することにより取り付けられるため、容易に組み付けることができ、また取り付けのための部品が不要となる。したがって、組み付けコスト、部品点数及び部品コストを低減できる。また、膜を可動部材に取り付けるための別部品がなく、この別部品が液体に接触しない構造であるため、異物の液体への混入の機会を減らすことができる。
【００１５】
また、前記可動部材はシリンダ内を摺動するピストンであることが好ましい。
【００１６】
この構成の液体供給装置によれば、キャリッジが移動することにより弾性部を介して移動される可動部材がシリンダ内を摺動するピストンであるため、弾性部から受ける力の方向が一定していなくても、可動部材を一定の姿勢で移動させることができる。よって、メインタンクから無駄なく確実に液体を吸引できる。
【００１７】
また、本発明に係る印刷装置は、搬送される媒体に対してヘッドからインクを吐出して印刷処理を行う印刷装置であって、
前記ヘッドへインクを供給する装置として、上記本発明に係る液体供給装置の何れかを備えていることを特徴とする。
【００１８】
この構成の印刷装置によれば、キャリッジの移動によって、拡張手段が液室を拡張させてメインタンクから液体を引き込ませて補給する構成の液体供給装置を備えているため、サブタンクを圧縮させた際にサブタンクから送り出されるインクを保持しておくバッファとしての別個のタンクを不要とすることができる。よって、印刷装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る液体供給装置及び印刷装置の実施形態の例を、図面を参照しつつ説明する。
図１〜図１１は本発明に係る一実施形態の液体供給装置によってインク供給機構が構成されたインクジェットプリンタを説明するための図であり、図１はインクジェットプリンタの外観斜視図、図２はインクジェットプリンタのプリンタカバーを開いた状態の斜視図、図３はインクジェットプリンタからプリンタケースを取り外した状態の斜視図、図４はインクポンプ部および規制板を示す平面図、図５はインクジェットプリンタのキャリッジが待機位置にあるときのインク供給機構の要部を示す断面図、図６はシリンダの底部の平面図、図７は自己封止ユニットの構造を示す断面図、図８はインクジェットプリンタのインク供給限界状態にあるときのインク供給機構の要部を示す断面図、図９は可撓膜のコンプライアンス特性を示す特性線図、図１０は可撓膜の荷重特性を示す特性線図、図１１はインクジェットプリンタのヘッドクリーニング時のインク供給機構の要部を示す断面図である。
【００２０】
まず、本実施形態の印刷装置であるインクジェットプリンタの構造について説明する。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、複数種のカラーインクを使用してロール紙の繰り出された一部にカラー印刷するものであり、プリンタ本体を覆うプリンタケース２の前面には、ロール紙カバー５及びインクカートリッジカバー７が開閉自在に設けられている。更に、プリンタケース２の前面には、電源スイッチ３と共にフィードスイッチやインジケータ等も配置されている。
【００２１】
ロール紙カバー５を開くと、図２に示すように、印刷される媒体であるロール紙１１を収容した用紙収容部１３が開放状態になって、ロール紙１１の交換が可能になる。
また、インクカートリッジカバー７を開くと、カートリッジ装着部１５が開放状態になり、カートリッジ装着部１５へのインクカートリッジ（メインタンク）１７の着脱が可能になる。
【００２２】
この場合、インクカートリッジカバー７を開く動作に連動して、カートリッジ装着部１５の前方にインクカートリッジ１７が所定距離だけ引き出される構成になっている。
【００２３】
プリンタケース２内の用紙収容部１３の上方には、図３に示すように、インクジェットヘッド（ヘッド）２１を搭載したキャリッジ２３が設けられている。キャリッジ２３は、ロール紙１１の幅方向に沿って延在するガイド部材２５によって用紙幅方向に移動自在に支持されると共に、ロール紙１１の幅方向に延在する無端ベルト２６ａと無端ベルト２６ａを駆動するキャリッジモータ２６ｂとによって、プラテン２８の上方をロール紙１１の幅方向に往復移動可能になっている。インクジェットヘッド２１は、ロール紙１１の繰り出された一部に対してインクを吐出して印刷処理を行う。
【００２４】
図示のように、カートリッジ装着部１５の上方が、往復移動するキャリッジ２３の待機位置（ホームポジション）となっている。そして、この待機位置の下方には、キャリッジ２３の下面に露出するインクジェットヘッド２１のインクノズルを覆うキャップ２７と、キャップ２７を介してインクジェットヘッド２１の各インクノズル内のインクを吸引廃棄するインク吸引機構２９とが設けられている。
【００２５】
インクカートリッジ１７は、カートリッジケース１８内に複数個の図示略のカラーインクパックを収容したものである。インクカートリッジ１７内の各インクパックは、可撓性材料からなり内部にインクを貯留した状態で密封されるもので、インクカートリッジ１７をカートリッジ装着部１５に装着した際に、カートリッジ装着部１５側に設けられた図示略のインク供給針がインクパックのインク供給口に差込接続される。カートリッジ装着部１５のインク供給針には、プリンタケース２内に固定されたインク流路３１が接続され、このインク流路３１には、各色に分けられた可撓性のインク供給チューブ３３の一端が接続されている。
【００２６】
インク供給チューブ３３の他端は、キャリッジ２３上に設けられた各色のインクポンプ部３４に接続されている。各インクポンプ部３４は、インクジェットヘッド２１の上方に設けられており、インクジェットヘッド２１に接続された自己封止ユニット３６にそれぞれ接続されている。
【００２７】
キャリッジ２３には、インクジェットヘッド２１の他に、インクポンプ部３４及び自己封止ユニット３６が一体的に搭載された構成になっている。
これにより、インクカートリッジ１７内の各インクパックのインクは、カートリッジ装着部１５のインク供給針から、インク流路３１、インク供給チューブ３３、各色のインクポンプ部３４及び各色の自己封止ユニット３６を経て、インクジェットヘッド２１の各インクノズルにそれぞれ供給されるようになっている。
【００２８】
インクポンプ部３４は、プリンタ１の本体に対して移動可能なキャリッジ２３が移動することによりインクカートリッジ１７からインクを引き込むもので、プリンタ１の本体側には、キャリッジ２３が移動することによりインクポンプ部３４を動作させる図４にも示す規制板（規制部）３７が、キャリッジ２３の待機位置への移動方向前方に配置されている。
そして、上記インクジェットプリンタ１では、インクカートリッジ１７、サブタンク４５、インクジェットヘッド２１、キャリッジ２３及びインクポンプ部３４からインク供給機構（液体供給機構）が構成されている。
【００２９】
次に、インク供給機構を構成するインクポンプ部３４について、一色分の構造を例示して説明する。
図５（ａ）（ｂ）に示すように、流路３１のインクカートリッジ１７側における端部には、逆止弁４１が設けられ、インクカートリッジ１７とインクポンプ部３４との間において、逆止弁４１によってインクカートリッジ１７側からインクポンプ部３４側へのみインクが流れるようになっている。
【００３０】
インクポンプ部３４は、インクカートリッジ１７からインク供給チューブ３３を介してインクを引き込むサブタンク４５を備えている。このサブタンク４５は、上部分割体４６と下部分割体４７とで構成されており、これら上部分割体４６と下部分割体４７との間に、可撓性を有するダイヤフラムからなる可撓膜（膜）４９によってその上部が覆われたインク室（液室）５０を有している。この可撓膜４９は、水分透過性及びガス透過性の低いブチルゴム等から形成されている。
【００３１】
このインク室５０は、インク供給チューブ３３に連通しかつ自己封止ユニット３６側の流路４２に連通しており、インクカートリッジ１７からインクが供給されるとともに自己封止ユニット３６側にインクを供給可能となっている。可撓膜４９は、変形容易な可撓性材料からなっており、この可撓膜４９の変形をともなってインク室５０が容量可変となり、拡張、縮小される。インクポンプ部３４には、この可撓膜４９を変位させてインク室５０を拡張する拡張機構（拡張手段）５２が設けられている。
【００３２】
拡張機構５２は、上下方向に延在する筒状のシリンダ５３と、このシリンダ５３内にて上下に摺動可能に嵌挿されるピストン（可動部材）５４と、上部分割体４６におけるシリンダ５３の上方に配置された揺動軸５５に揺動可能に支持された揺動アーム（揺動部材）５６と、揺動アーム５６とピストン５４との間に介装された引っ張りコイルバネ（弾性部）５７とを有している。
【００３３】
シリンダ５３は、水分透過性及びガス透過性の低いポリプロピレン等の樹脂材料からなっている。シリンダ５３は、ピストン５４の外径よりもわずかに大径の内径を有してピストン５４の外周面を摺動可能に案内する小径内周面５９が上部に形成され、下部にピストン５４の外周面との間に隙間を形成する大径内周面６０が形成された段差形状をなしている。
【００３４】
ピストン５４は、水分透過性及びガス透過性の低いポリプロピレン等の樹脂材料から形成されている。ピストン５４は、略有底筒状に形成されて、その揺動アーム５６側は、揺動アーム５６を配置させるため、上端から中間位置まで切り欠かれている。
【００３５】
また、ピストン５４の底部の中央には、図６に示すように、軸線方向に沿って貫通するスリット６５が径方向に延在されており、このスリット６５の下部には、相互近接側に突出する一対の係止突条部６６が平行に形成されている。両係止突条部６６には、対向面の中央に円弧状の位置決め凹部６６ａが形成されている。また、ピストン５４の底部より上方には、引っ張りコイルバネ５７の下端を係止する係止部６７が形成されている。
【００３６】
揺動アーム５６は、揺動軸５５からシリンダ５３内に延出する腕部６９と、揺動軸５５から下方に延出する上下延出部７０と、上下延出部７０の腕部６９とは反対側の端部から腕部６９とは逆向きに延出する入力部７１とを有している。腕部６９の先端は鉤状とされており、この部分に引っ張りコイルバネ５７の上端が係止されている。
【００３７】
可撓膜４９は、上部分割体４６の円環溝７３に嵌合された状態で上部分割体４６と下部分割体４７とに挟持される円環状の厚肉のベース部７４と、このベース部７４の内周部から筒状をなして延出する薄肉の膜部７５と、膜部７５のベース部７４とは反対側を閉塞させる厚肉の略円板状の固定部７６とを有する一体成形品である。
【００３８】
固定部７６の中央には、先細り形状の突起部７７が一体成形され、この突起部７７がピストン５４のスリット６５に圧入により嵌合される。これにより、突起部７７の根元のアンダーカット部分が両側の係止突条部６６に係止され、その結果、突起部７７がスリット６５から抜け止めされる。このとき、両係止突条部６６の位置決め凹部６６ａに突起部７７が嵌合し位置決めされる。この状態で固定部７６がピストン５４の底部に一体化され、よって可撓膜４９は、ピストン５４の移動により固定部７６及び膜部７５が変位する。
【００３９】
ここで、ピストン５４は、固定部７６に密着する底部の厚みが厚くされ、底部からの水分透過性及びガス透過性を低く抑えている。つまり、透過速度をＱ、材料固有の透過係数をｋ、表面積をＡ、厚みをｔとすると、Ｑ＝ｋ・Ａ／ｔが成り立つため、透過係数ｋが低い材料を使用し、表面積Ａを可能な限り小さく、厚みｔを可能な限り厚くしている。
【００４０】
図７に示すように、自己封止ユニット３６は、ユニット本体８１に、供給路８２、中間路８３及び排出路８４が形成されている。そして、供給路８２に形成された供給口８２ａに、流路４２の下流側端部が接続され、排出路８４に形成された排出口８４ａに、インクジェットヘッド２１が接続されている。
【００４１】
供給路８２と中間路８３とを区画する壁部８５には、流入口８５ａが形成されており、この流入口８５ａで供給路８２内のインクが中間路８３内へ流入される。また、中間路８３と排出路８４とを区画する壁部８６には、連通口８６ａが形成されており、この連通口８６ａで中間路８３内のインクが排出路８４内へ流入される。
【００４２】
中間路８３内には、壁部８６に支点部８７が形成されており、この支点部８７には、揺動棒９１が揺動可能に支持されている。この揺動棒９１には、その一端部に、壁部８５側へ向かって屈曲する作動棒部９２が一体に形成されており、この作動棒部９２の先端には、壁部８５に当接して流入口８５ａを閉鎖する閉鎖板９３が形成されている。また、この閉鎖板９３と壁部８６との間には、圧縮バネ９４が設けられ、この圧縮バネ９４の付勢力によって閉鎖板９３が壁部８５側へ向かって付勢されている。また、揺動棒９１の他端部には、壁部８６側へ屈曲され、この壁部８６の連通口８６ａに挿通された押圧棒部９５が形成されている。
【００４３】
また、ユニット本体８１の排出路８４側の側壁８１ａには、開口部９６が形成されている。この開口部９６には、その開口縁部に、液密性及び可撓性を有するフィルム９７が液密的に連結されている。このフィルム９７の排出路８４側における中央部分には、押圧板９８が固定されている。そして、この押圧板９８に、揺動棒９１の押圧棒部９５の先端部が当接されている。
【００４４】
また、押圧板９８と壁部８６との間には圧縮バネ９９が取り付けられており、この圧縮バネ９９の付勢力によって押圧板９８が外側へ押し出されている。そして、この自己封止ユニット３６では、閉鎖板９３が、圧縮バネ９４及び閉鎖板９３に作用する圧力によって壁部８５に押し付けられ、流入口８５ａが閉鎖される。
【００４５】
そして、自己封止ユニット３６では、フィルム９７によって覆われた部分の容積の減少にともない押圧板９８によって揺動棒９１の押圧棒部９５が押圧されると、揺動棒９１が支点部８７による連結箇所を中心として揺動することにより、閉鎖板９３が壁部８５から離れる。これにより、供給路８２から流入口８５ａを通って中間路８３及び排出路８４へインクが流れ込み、インクジェットヘッド２１へ供給される。
【００４６】
そして、この自己封止ユニット３６をインクジェットヘッド２１の上流側に設けることにより、例えば、キャリッジ２３の加減速などによって供給側におけるインクの圧力変動が発生したとしても、この圧力変動のインクジェットヘッド２１への伝達が自己封止ユニット３６で遮断される。
これにより、圧力変動が伝達されることによるインクジェットヘッド２１での意図しないインクの吐出、インクだれあるいは吐出不良によるドット抜けなどの不具合が防止される。
【００４７】
上記構造のプリンタ１において、キャリッジ２３が待機位置にあるとき、図５（ｂ）に示すように、揺動アーム５６の入力部７１がキャリッジ２３外の規制板３７に当接し、上下延出部７０が鉛直に沿い腕部６９及び入力部７１が水平をなす状態とされる。このとき、引っ張りコイルバネ５７の付勢力でピストン５４が引き上げられ、この状態において、図５（ａ）にも示すように、可撓膜４９の膜部７５は、そのベース部７４側から下方に延び、中間部分で上に折り返されて固定部７６に繋がる折り返し形状になる。
【００４８】
このとき、膜部７５は折り返し部分よりもベース部７４側が下部分割体４７側のシリンダ５３の大径内周面６０に密着する。ここで、膜部７５のベース部７４側に密着するシリンダ５３は厚みが厚くされ、この部分からの水分透過性及びガス透過性を低く抑えている。つまり、この部分についても、透過係数ｋが低い材料を使用し、表面積Ａを可能な限り小さく、厚みｔを可能な限り厚くしている。
【００４９】
また、キャリッジ２３が待機位置から離れてインクジェットヘッド２１を印刷可能領域に位置させ、その後、この印刷可能領域内でインクジェットヘッド２１がインクを吐出させて印刷を行うことで、自己封止ユニット３６からインクジェットヘッド２１にインクが供給され、自己封止ユニット３６内が負圧になると、インク室５０から流路４２を介して自己封止ユニット３６にインクが供給される。
【００５０】
ここで、図８（ａ）（ｂ）に示すように、インク室５０のインクが減少すると、このインクの減少により生じる負圧で、可撓膜４９の膜部７５を変形させながら固定部７６と一体にピストン５４が下降する。すると、ピストン５４に引っ張りコイルバネ５７を介して連結された揺動アーム５６が腕部６９の先端を下降させるように揺動することになり、その結果、揺動アーム５７の入力部７１の側方への突出量が拡大する。このとき、引っ張りコイルバネ５７がピストン５４の軸線に対して斜めになり、ピストン５４に対して横方向の力を発生させることがあるが、ピストン５４はシリンダ５３に案内されるため、円滑に軸線方向に直線的に移動する。なお、ピストン５４はその全可動範囲においてシリンダ５３に摺動可能に案内される。
【００５１】
この状態からキャリッジ２３が待機位置に戻ると、図５（ｂ）に示すように、キャリッジ２３とともに移動する揺動アーム５６が入力部７１においてキャリッジ２３外の規制板３７に当接して、キャリッジ２３の移動力により揺動し、上下延出部７０が鉛直に沿い腕部６９及び入力部７１が水平をなす。これにより、図５（ａ）にも示すように、腕部６９の先端部が上昇し、引っ張りコイルバネ５７を介して連結されたピストン５４がシリンダ５３内を摺動して引き上げられる。
【００５２】
この引っ張りコイルバネ５７を介して行われるピストン５４の移動によって、インクポンプ部３４の可撓膜４９の固定部７６がピストン５４と一体に上昇し、サブタンク４５のインク室５０が拡張されて容量が増大される。このように、インク室５０の容量が増大すると、逆止弁４１を開きながらインクカートリッジ１７からインク流路３１及びインク供給チューブ３３を介してインクがインク室５０に吸引されることになる。
【００５３】
ここで、インクポンプ部３４において、可撓膜４９の圧力あたりの体積変化量であるコンプライアンス特性を測定し、図９に示すように、横軸に圧力、縦軸に体積をとると、変化点Ｘを有し、変化点Ｘを境にしてコンプライアンスが大きい範囲Ａ１とコンプライアンスが小さい範囲Ａ２とが現れる特性が得られた。ここで、圧力（負荷）をＰ、流量（体積）をＱ、コンプライアンスをＣとすると、Ｐ＝Ｑ／Ｃ、Ｃ＝Ｑ／Ｐとなる。
【００５４】
上記特性から、可撓膜４９の動作範囲としては、変化点Ｘからコンプライアンスが大きい範囲Ａ１内となるようにピストン５４の通常のインク供給時の移動範囲を設定する。ここで、通常のインク供給時とは、キャップ２７を介してインクジェットヘッド２１の各インクノズル内のインクをインク吸引機構２９で吸引廃棄するヘッドクリーニング時を除くインク供給時のことである。
【００５５】
これにより、通常のインク供給時においては圧力変化が小さくても体積を大きく変化させることができ、インクジェットヘッド２１のインクノズルのメニスカスにかかる負荷（負圧）が小さい範囲で効率良く印刷を行うことができる。なお、可撓膜４９の反力特性は、横軸に位置、縦軸に荷重をとると、図１０に示す特性となり、上記したコンプライアンスが大きい範囲Ａ１は、図１０に示す荷重が低い範囲Ａ３に対応し、キャリッジモータ２６ｂを含む駆動系への負荷も小さくなる。
【００５６】
具体的には、通常のインク供給時において、可撓膜４９が常にコンプライアンスが大きい範囲Ａ１内で変位するように、ピストン５４の位置が図８（ａ）（ｂ）に示すように、設定範囲の下限位置になると、インク供給限界状態となって、印刷を停止してキャリッジ２３を待機位置に一旦戻し、揺動アーム５６を規制板３７に当接させてインクをインクカートリッジ１７からインク室５０に補給するように、インクの使用許容量が設定されている。なお、インク室５０にインクが最大限補給された状態でも、可撓膜４９はコンプライアンスが大きい範囲Ａ１内にある。
また、インク吸引機構２９によってクリーニング処理が行われると、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、可撓膜４９は、ピストン５４が下限位置を超えて下降することにより、この場合には、コンプライアンスが大きい範囲Ａ１から外れる。
【００５７】
以上に述べた本実施形態のインク供給機構及びインクジェットプリンタによれば、キャリッジ２３の一方向への移動によって、拡張機構５２がインク室５０を拡張させてインクカートリッジ１７からインクを引き込ませて補給するため、例えば、圧縮させたサブタンクをバネによって拡張させてメインタンクからインクを引き込み、さらにサブタンクを圧縮させてインクを送り出す構造と比較し、サブタンクを圧縮させた際にサブタンクから送り出されるインクを保持しておくバッファとしての別個のタンクを不要とすることができる。よって、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００５８】
また、拡張機構５２は、キャリッジ２３が移動することにより引っ張りコイルバネ５７を介して移動されるピストン５４の移動でインク室５０を拡張させてインクカートリッジ１７からインクを引き込ませる構成であるため、何らかの理由によりインク室５０及びピストン５４に過剰な負荷がかかった場合でも、引っ張りコイルバネ５７が弾性変形することによってこの負荷を吸収することができる。したがって、キャリッジ２３を移動させるためのキャリッジモータ２６ｂを含む駆動系に、引っ張りコイルバネ５７の付勢力以上の過剰な負荷がかかることを防止できる。
【００５９】
また、キャリッジ２３が移動することによって揺動アーム５６が、プリンタ１の本体側に設けられた規制板３７に当接して揺動すると、この揺動力を引っ張りコイルバネ５７が適宜弾性変形しつつピストン５４に伝達し、ピストン５４を移動させてインク室５０にインクカートリッジ１７からインクを引き込むことになる。したがって、拡張機構５２を、規制板３７、揺動アーム５６及び引っ張りコイルバネ５７を備えるといった簡素な構成にできる。
【００６０】
また、インク室５０の少なくとも一部を覆いピストン５４の移動により変位する可撓膜４９が、これに一体成形された突起部７７をピストン５４に圧入することにより取り付けられるため、容易に組み付けることができ、また取り付けのための部品が不要となる。したがって、組み付けコスト、部品点数及び部品コストを低減できる。
【００６１】
また、可撓膜４９をピストン５４に取り付けるための別部品がなく、この別部品がインクに接触しない構造であるため、異物のインクへの混入の機会を減らすことができる。なお、ピストン５４と可撓膜４９とを同一成分を含む異種材料の一体成形により一体化しても同様の効果が得られる。例えば、ピストン５４をポリプロピレンで形成し、可撓膜４９を、ポリプロピレンを含むエラストマーで形成し、これらを一体成形で一体化する等である。
【００６２】
また、キャリッジ２３の移動力により引っ張りコイルバネ５７を介して移動される可動部材がシリンダ５３内を摺動するピストン５４であるため、引っ張りコイルバネ５７から受ける力の方向が一定していなくても、ピストン５４を一定の姿勢で移動させることができる。よって、インクカートリッジ１７から無駄なく確実にインクを吸引できる。
【００６３】
次に、他の構造のインク供給機構を示す。
図１２は他の構造のインク供給機構の要部を示す断面図である。
図１２に示すように、このインク供給機構を構成するインクポンプ部３４では、拡張機構５２が揺動アーム５６及び引っ張りコイルバネ５７にかえて、捩りコイルバネ（弾性部）１０１が用いられており、この捩りコイルバネ１０１がコイル部分で揺動軸５５に支持されている。この捩りコイルバネ１０１は、略直交方向に延出する一対の腕部１０２，１０３を有しており、一方の腕部１０２がピストン５４の係合部１０４に係合され、他方の腕部１０３が規制板３７に当接可能となっている。
【００６４】
キャリッジ２３が待機位置から離れた状態でインクジェットヘッド２１が印刷を行うことで、インク室５０のインクが減少し、可撓膜４９の膜部７５を変形させながらピストン５４が下降すると、ピストン５４に腕部１０２にて連結された捩りコイルバネ１０１が、図１２に二点鎖線で示すように腕部１０２の先端を下降させるように揺動することになり、その結果、捩りコイルバネ１０１の他方の腕部１０３が規制板３７側への突出量を拡大する。
【００６５】
そして、キャリッジ２３が待機位置に戻ると、キャリッジ２３とともに移動する捩りコイルバネ１０１の腕部１０３が、図１２に実線で示すように、規制板３７に当接して、キャリッジ２３の移動力により揺動し、腕部１０２の先端部を上昇させて、ピストン５４をシリンダ５３内で摺動させて上昇させる。
【００６６】
この捩りコイルバネ１０１を介して行われるピストン５４の移動によって、インクポンプ部３４の可撓膜４９の固定部７６がピストン５４と一体に上昇し、サブタンク４５のインク室５０が拡張されて容量が増大され、その結果、インクカートリッジ１７からインクがインク室５０に吸引されることになる。
【００６７】
このような構成とした場合、拡張機構５２が、キャリッジ２３の移動力により捩りコイルバネ１０１を介して移動されるピストン５４の移動でインク室５０を拡張させてインクカートリッジ１７からインクを引き込ませる構成であるため、何らかの理由によりインク室５０及びピストン５４に過剰な負荷がかかった場合でも、捩りコイルバネ１０１が弾性変形することによってこの負荷を吸収することができる。したがって、キャリッジ２３を移動させるためのキャリッジモータ２６ｂを含む駆動系に、過剰な負荷がかかることを防止できる。
【００６８】
また、拡張機構５２を、規制板３７及び捩りコイルバネ１０１を備えるといった、一層簡素な構成にできる。
【００６９】
なお、弾性部としてバネを例示したが、ゴムや弾性を備えたエラストマであっても構わない。さらには、他の部品と一体に形成されていても構わなく、例えば可撓膜の突起部７７の延長上にその機能を持たせることができるが、バネは荷重管理や経年変化しないことより機能が安定している。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る印刷装置の一例であるインクジェットプリンタを示す外観斜視図である。
【図２】インクジェットプリンタのプリンタカバーを開いた状態の斜視図である。
【図３】インクジェットプリンタからプリンタケースを取り外した状態の斜視図である。
【図４】インクジェットプリンタのインクポンプ部および規制板を示す平面図である。
【図５】インクジェットプリンタのキャリッジが待機位置にあるときのインク供給機構の要部を示すもので、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図である。
【図６】インクジェットプリンタのピストンの底部の平面図である。
【図７】インクジェットプリンタの自己封止ユニットの構造を示す断面図である。
【図８】インクジェットプリンタのインク供給限界状態にあるときのインク供給機構の要部を示すもので、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図である。
【図９】インクジェットプリンタの可撓膜のコンプライアンス特性を示す特性線図である。
【図１０】インクジェットプリンタの可撓膜の荷重特性を示す特性線図である。
【図１１】インクジェットプリンタのヘッドクリーニング時のインク供給機構の要部を示すもので、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図である。
【図１２】インクジェットプリンタの他の構造のインク供給機構の要部を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…インクジェットプリンタ（印刷装置）、１７…インクカートリッジ（メインタンク）、２１…インクジェットヘッド（ヘッド）、２３…キャリッジ、３４…インクポンプ部、３７…規制板（規制部）、４５…サブタンク、４９…可撓膜（膜）、５０…インク室（液室）、５２…拡張機構（拡張手段）、５３…シリンダ、５４…ピストン（可動部材）、５６…揺動アーム（揺動部材）、５７…引っ張りコイルバネ（弾性部）、７７…突起部、１０１…捩りコイルバネ（弾性部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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